一、工作原理
傅立叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer,简写为FTIR Spectrometer),简称为傅里叶红外光谱仪,是一种基于干涉原理的红外光谱仪。其工作原理主要涉及到红外光源、迈克尔逊干涉仪、样品室、检测器以及计算机数据处理系统等多个部分。
红外光源:傅立叶变换红外光谱仪通常配备有多个光源,以适应不同光谱范围的测定需求。常用的光源包括钨丝灯或碘钨灯(用于近红外)、硅碳棒(用于中红外)以及高压汞灯和氧化钍灯(用于远红外)。这些光源发出的红外光经过准直后形成平行红外光束,进入干涉系统。
迈克尔逊干涉仪:迈克尔逊干涉仪是傅立叶变换红外光谱仪的核心部件。它使光源发出的光分为两束后形成一定的光程差,再使之复合以产生干涉。干涉图函数包含了光源的全部频率和强度信息。分束器是迈克尔逊干涉仪的关键元件,它负责将入射光束分成反射和透射两部分,并使之复合。动镜以一恒定速度作直线运动,形成光程差,产生干涉。
样品室:干涉光通过样品室,与样品发生相互作用。样品中的分子吸收特定波长的红外光,导致干涉信号发生变化。这种变化包含了样品的光谱信息。
检测器:经过样品后的干涉光到达检测器,检测器将干涉信号转换为电信号。常用的检测器包括硫酸三甘钛(TGS)、铌酸钡锶、碲镉汞、锑化铟等。
计算机数据处理系统:计算机数据处理系统负责收集、处理和分析检测器输出的电信号。通过傅立叶变换算法,将时间域函数干涉图转换为频率域函数图(即普通的红外光谱图)。最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
二、应用领域
傅立叶变换红外光谱仪以其高分辨率、高波数精度和高灵敏度等优点,在多个领域得到了广泛应用。以下是一些主要的应用领域:
医药化工:用于药物成分分析、化学反应监测以及聚合物结构表征等。
地矿:用于矿物成分鉴定、岩石结构分析等。
石油:用于原油成分分析、油品质量控制等。
煤炭:用于煤质分析、煤中官能团检测等。
环保:用于大气污染物监测、水质分析等。
宝石鉴定:用于宝石成分分析、真伪鉴别等。
刑侦鉴定:用于物证分析、毒物检测等。
此外,傅立叶变换红外光谱仪还可以用于食品检测、材料科学研究以及生物医学研究等领域。随着技术的不断发展,傅立叶变换红外光谱仪的应用领域还将不断拓展和深化。
综上所述,傅立叶变换红外光谱仪的工作原理和广泛的应用领域,在科研和工业生产中发挥着重要作用。通过深入探索其工作原理和应用领域,我们可以更好地利用这一技术为科研和生产服务。
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